[发明专利]自动驾驶车辆局部避障及路径跟踪方法、系统及存储介质

权利要求书

1.自动驾驶车辆避障及路径跟踪方法，其特征在于，包括：

S1:建立动力学模型:

建立自动驾驶车辆模型和自动驾驶车辆差速转向模型；

S2:建立路径引力势场:

根据全局路径建立路径引力势场，对自动驾驶车辆施加虚拟重力，使其沿着预定路径行驶，保证自动驾驶车辆在避开障碍物后能够按时返回到预定路径；

S3:建立速度斥力势场:

根据自动驾驶车辆与障碍物的相对速度建立速度斥力势场，提升自动驾驶车辆动态避障能力；

S4:建立子目标点引力势场:

根据障碍物的影响范围，选择子目标点，根据所述子目标点建立子目标点引力势场，使自动驾驶车辆快速避开障碍物返回全局路径。

2.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆避障及路径跟踪方法，其特征在于，假设所述自动驾驶车辆是刚体，建立一个线性二自由度自动驾驶车辆模型为：

其中，[x y ψ]^T为自动驾驶车辆中心的位置和航向角。

3.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆局部避障及路径跟踪方法，其特征在于，所述自动驾驶车辆差速转向模型为:

其中，[υ ω]^T为自动驾驶车辆的速度和角速度，v_r、v_l分别为自动驾驶车辆左右轮线速度；L是自动驾驶车辆的轴距。

4.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆局部避障及路径跟踪方法，其特征在于，所述“建立路径引力势场”包括：

建立横向引力势场；

建立纵向引力势场；

对横向引力势场和纵向引力势场求和得到路径引力势场。

5.根据权利要求4所述的自动驾驶车辆局部避障及路径跟踪方法，其特征在于，所述横向引力势场和横向引力的函数公式分别为：

U_path＝k₁e²；

F_path＝2k₁e；

其中，e为横向偏差，即车辆质心和全局路径之间的最短距离，k₁为势场函数公式增益。

6.根据权利要求5所述的自动驾驶车辆局部避障及路径跟踪方法，其特征在于，所述横向引力方向垂直于全局路径。

7.根据权利要求4所述的自动驾驶车辆局部避障及路径跟踪方法，其特征在于，所述纵向引力势场和纵向引力的函数公式分别为：

其中，L＇(x，y)为剩余的路径曲线；为航向角的一阶导数；k₂为势场函数公式增益；c为常数,c保证当自动驾驶车辆直线移动时，F_g的最大值为而不是无穷大。

8.根据权利要求7所述的自动驾驶车辆局部避障及路径跟踪方法，其特征在于，所述纵向引力方向与全局路径中心线平行。

9.根据权利要求7所述的自动驾驶车辆局部避障及路径跟踪方法，其特征在于，所述纵向引力势场的速度公式为：

v(t)＝k₃F_g；

其中，k₃为增益系数；t为时间。

10.根据权利要求9所述的自动驾驶车辆局部避障及路径跟踪方法，其特征在于，所述自动驾驶车辆最大加速度阈值设定为a_max，

如果：[v(t)-v(t-Δt)]/Δt＞a_max，那么：v(t)＝v(t-Δt)+a_maxΔt；

如果：[v(t)-v(t-Δt)]/Δt＜-a_max，那么：v(t)＝v(t-Δt)-a_maxΔt。